交换原理试卷B卷答案集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]
电子科技大学成都学院二零壹肆至二零壹伍学年第一学期
2012级通信工程专业交换原理课程考试题闭卷考试时间：90分钟
一、名词解释（每小题5分，共20分）
1.PSTN：
公用电话交换网。
2.随路信令：
信令和话音在同一信道进行传递。
3.ISDN：
综合业务数字网。
4.DTMF：
双音多频控制信令。
二、简答题（每小题10分，共40分）
1．简述号码分析的过程。( 10分）。
号码分析可分为二个步骤：号首预译、地址翻译
号首预译就是对号首（一般为头3位）的分析，以确定呼叫类型、号长以及下一步要做的工作。（5分）
地址翻译就是将被叫的电话号码翻译成交换机内部所使用的可唯一标识被叫的地址（通常称为用户设备号），以确定本次通话的被叫。（5分）
2．简述虚电路与数据报方式各自的原理。
）虚电路采用面向连接的工作方式。就是在用户数据传送前先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路, 一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送，最后通过呼叫清除分组来拆除虚电路。（5分）
2）数据报采用无连接的工作方式。数据报不需要预先建立逻辑连接，而是按照每个分组头中的目的地址对各个分组独立进行选路。（5分）
3．阐述随路信令、公共信道信令各自的概念和典型应用。
1）随路信令：信令和话音在同一条话路中传送的信令方式。其典型应用:中国1号信令（5分）
2）公共信道信令：信令和话音通路分离,是以时分方式在一条高速数据链路上传送一群话路的信令的信令方式。其典型应用:信令（5分）
4．简述双机冗余系统中的原理。
主备机之间采用负荷均分，主用机和备用机在正常工作时，分别承担一半的话务负荷，（5分）当一台处理机出故障时，另一台处理机要承担全部话务处理工作，直到发生故障的处理机恢复。（5分）
三、综合题（每题20分，共40分）
1.一个S接线，有5条输入与5条输出线，时隙数目为32，设有TS12时隙的话音信息从入线1上交换到出线3, 按输入控制方式工作画出其控制单元CM，并说明控制存储器的单元大小(比特数-bit)和容量。
S 接线器所含CM 数量等于线数目5个（2分）
每个CM 的所含有的存储单元个数等于时隙数即32个（2分）
每个存储单元为m 位bit,且满足2m ≥ 5 , 所以m = 3 bit （2分） 容量为5*32*3 bit （2分）
2. 某交换机有20个模块，每5个模块合用一个CPU ，一次呼叫的平均时间为18ms ，设处理机固定开销为，忙时的占用率为85％，求该交换机总呼叫处理能力BHCA 值为多少。 T = a + bN = + 18ms*N
= + 18*10-3/3600 *N
N = 144000次/小时
0 ... 1 (4)
12
31
总的呼叫处理能力= 4* N = 576000次/小时
3. 在总压力为P 、温度为T 的条件下， 直径为0r 的萘球在空气中进行稳态分子扩散。设萘在空气中的扩散系数为AB D ，在温度T 下，萘球表面的饱和蒸汽压为0A p ，试推导萘球表面的扩散通量A N 为 p p p RTr p D N A A B A ln -- = 解：该过程为拟稳态过程，且0=B N )(B A A A AB A N N y dr dy RT p D N ++- = A A A AB N p p dr dp RT D + - = dr dp p p RT D N A A AB A )/1(-- = 依题意，24const A A G r N π=?= 从而 dr dp p p RT D r G A A AB A )/1(42 -- =π 整理得 p p dp r dr D RT G A A AB A /142 -= - π 00 1 1( )ln 4A A AB A p p G RT p D r r p p π-- =- 当∞→r 时，0→A p 故 p p p p r D RT G A AB A 0 ln 1 4-=-π p p p RTr p D r G N A A B A r r A 0 2 ln 40 -- == =π 5. 假定某一块地板上洒有一层厚度为1mm 的水，水温为297K ，欲将这层水在297K 的静止空气中蒸干，试求过程所需的时间。 已知气相总压为1atm ，空气湿含量为0.002kg/（kg 干空气），297K 时水的密度为997.2kg/m 3,饱和蒸气压为38.22mmHg ，空气-水系统的 41026.0-?=AB D m 2/s 。假设水的蒸发扩散距离为5mm 。 解： 7.298332.13338.221=?=A p Pa 2 .3262978314189 .1/1997/002.018/002.022=??+= =RT c p A A Pa 8.1009982.32610132522=-=-=A B p p p Pa 3.983417.298310132511=-=-=A B p p p Pa 1.996643 .983418.100998ln 3 .983418.100998ln 1 212=-= -= B B B B BM p p p p p Pa
第二章 1 温度为20℃的甘油以10 kg/s 的质量流率流过宽度为1m 、高为0.1m 的的矩形截面管道，流动已充分发展， 试求算： 1．甘油在流道中心处的流速与离中心25mm 处的流速； 2．通过单位管长的压力降； 3．管壁面处的剪应力。 已知20℃的甘油的密度 31261m kg =水ρ， 粘度为cp 1499=μ 解： 确定流型 ()()s /m 0793.01.011261/10A /w u b =??=ρ= ()[]m 1818.01.012/1.014s /A 4r 4d H e =+??=== 200013.1210 14991261 0793.01818.0u d Re 3 b e <=???= μ ρ= - 流动为层流，处理为两大平板之间稳态层流流动 1．甘油在流道中心处的流速与离中心25mm 处的流速： 中心u 32u 32u max b == s /m 119.00793.05.1u 2 3u b =?==中心 ??? ? ???????? ??-=2 0m a x y y 1u u s /m 0893.050251119.0u 2 mm 25y =??? ???? ???? ??- == 2．通过单位管长的压力降： m /Pa 6.14205 .00793 .010 14993y u 3dx dp L p 2 320 b =???= μ=- =?- - 3．管壁面处的剪应力。 2 3 m a x y y y y s m /N 135.705 .0119 .010 14992y u 2dy du 0 =???= μ= μ -=τ=τ-== 2 流体在两块无限大平板之间作一维稳态层流，试计算截面上等于主体流速b u 的点距板壁面的距离。又如流体在管内作一维稳态层流时，该点与壁面的距离为若干？ 解： 两无限大平板之间一维稳态层流速度分布式为： ??? ? ?? ?????? ??-=???????????? ??-=2 0b 20max y y 1u 23y y 1u u
简谈化工传递原理中的类似性 摘要 在化工行业的生产过程中，有各种各样的单元操作，但是从原理上看就包括流体流动，质量交换，加热或冷却这三类过程。也就是我们所说的动量传递，质量传递与热量传递。本文通过分析化工过程中的传递现象, 总结了动量传递、热量传递和质量传递过程的一些类似性, 并且讨论了这些类似性的理论和应用价值。 关键词: 动量传递；热量传递；质量传递；类似性 一、分子传递的类似性 描述分子传递的三个定理分别是牛顿粘性定理、傅立叶热传导第一定理和费克扩散第一定理。其数学描述依次为： 方程（1）和（2）经过简单的推导可变为如下方程: 在（3）（4）（5）三个方程中，我们可以分析发现以下的类似性： 首先，v,和D 都被叫做扩散系数，单位均为m2/s。它们是物质的动力学物AB 性,且三者之间存在如下关系: 其中u 为分子平均速度，为分子平均自由程。 其次，,, 分别为动量浓度梯度、热量浓度和质量浓度梯度。表明了三种传递都是以浓度梯度作为传递的推动力。 最后，，，都表示了某一物理量的通量，分别为动量通量、热量通量和质量通量。 由以上分析可知这三种分子传递可以用统一的文字方程描述为: 通量扩散系数浓度梯度（） 其中负号表示传递方向与浓度梯度方向相反。我们将上式称为现象方程, 表明三种分子传递过程具有同样的现象方程。
二、对流传递的类似性 我们分析在平板壁面的边界层中, 摩擦曳力系数，对流传热系数h和对流传质系的定义式分别为: （7），（8），（9）三式可以变换如下： 分析上述三式，便可以得出以下的类似性: 第一，对流传递的动量通量、热量通量和质量通量都相应地等于各自的对流传递系数乘以各自量的浓度差，可以用如下文字方程表示： 通量（对流传递系数）（浓度差） 其中负号同样表示方向的差异。 第二，上述三式中的浓度差其实就是表示传递的推动力。 为动量浓度差, 表示动量传递的推动力。由于壁面的动量为，而)，所以用“0”表示壁面动量。 为热量浓度差, 表示对流传热的推动力。 为摩尔浓度差, 可以看做对流传质的推动力。 第三，,, 均表示对流传递的系数，且单位均为m/s 。 三、三传类比的概念 在无内热源，无均相化学反应，无辐射传热的影响，由于表面传递的质量速率足够低, 对速度分布、温度分布和浓度分布的影响可以忽略不计, 可视为无总体流动，无边界层分离，无形体阻力等条件下，许多学者从理论上和实验上对三传类比进行了研究。 雷诺通过理论分析，最早提出了三传类比的概念，得出单层模型。雷诺首先假定层流区(或湍流区)一直延伸到壁面，然后利用动量、热量和质量传递的相似性，导出了范宁摩擦因子与传热系数和传质系数之间的关系式，即广义雷诺类比式如下: 或
化学工程、环境工程专业工程硕士班 传递过程原理/环境流体力学（水力学）讲课提纲 湘潭大学化工学院杨运泉 绪论 1.动量、热量与质量传递概述 a. “传递过程”概述 b. “传递过程”所讨论的主要问题：过程速率及定义式 c. “传递过程”的意义及用途 2.单位制的问题 第一章动量热量与质量传递导论 §1 现象定律与传递过程的类似性 1.传递过程的一般形式：分子与涡流传递 2.现象定律：定义及传递过程三个基本定律 3.梯度概念 §2 涡流传递的类似性 1.涡流黏度，涡流扩散系数 2.几个常用准数：Pr、Sc 、Le 、Sh 、Nu、Re 及其相互关系 §3 圆管中的稳态层流 1.圆管中稳态层流的速度分布及压降——泊稷叶方程 2.平行平板间稳态层流的速度分布与压降计算 3.主体流速（平均流速）概念及定义式 a.层流下的平均流速 b.湍流下的平均流速：尼古拉斯—布拉修斯分布律 c.湍流主体的涡流粘度与层流内层中分子粘度量级的比较 第二章总质量能量及动量衡算 §1总质量衡算 1.概念：控制体，控制边界 2.质量守恒定律一般表达式 3.单组分、多组分无化学反应体系的质量衡算一般表达式 4.多组分、有化学反应体系的质量衡算表达式及反应速率（生成速率）符号规定 5.系统总质量衡算的普遍化方程及∮AρucosαdA的意义 §2 总能量衡算 1.流动静力学平衡方程——流体连续性假定及欧拉平衡方程的推导 a.二种类型力：表面力：压力剪力 体积力：惯性力场力 b.力的平衡：微分平衡方程dp/ρ=Xdx+Ydy+Zdz
c.旋转容器内流体的压强分布（闭盖时） d.旋转容器内流体的自由界面形态（敞盖时） 2.运动流体的平衡方程——牛顿第二定律应用于理想流体（柏努利方程） a.流体运动的两种考察方法：欧拉法与拉格朗日法 b.流线与轨线及其特性 c.稳态流动下流体的机械能守恒方程（理想流体） { d.稳态下非理想流体的机械能衡算方程 e.动能项修正系数α的计算 α=[(2n+1)(n+1)]3 /[4n 4(2n+3)(n+3)] §3 总动量衡算 1.流体动量的表示 u M p 2.三维流动空间中流体动量衡算方程总式及向量分式 3.弯管中流体动量及弯管受力分析计算 第三章 粘性流体运动的微分方程及其应用 §1 连续性方程 1.连续性方程推导 2.连续性方程的分析与简化 a.随体导数、 局部导数、 对流导数 b.不可压缩流体的连续性方程判别式及例题 3.柱和球座标系中的流体连续性方程表示 §2 流体运动的基本方程 1.以随体导数表示的流体受力，牛顿第二定律表示法 2.流体受力类型及各力大小、方向分析，力平衡方程 3.剪应力与形变（线形变、角形变）关系 4.法向应力的表达 5.粘性流体的Navier-Stokes 方程及讨论 6. N-S 方程在柱和球座标中的表示 §3 N-S 方程的应用实例 1.无限大平行平板间稳态层流速度分布、平均速度及压强计算 2.圆形直管内的稳态层流速度分布、平均速度及压强计算 3.环形套管中的稳态层流速度分布、平均速度及压强计算 §4 爬流 1.爬流概念 2.球形颗粒表面上爬流的N-S 方程球坐标解析式 3.球形颗粒在流体中的受力——Stokes 方程 a.形体阻力、表面阻力 单一流线 流线束
《化工传递过程原理（Ⅱ）》作业题 1. 粘性流体在圆管内作一维稳态流动。设r 表示径向距离，y 表示自管壁算起的垂直距离，试分别写出沿r 方向和y 方向的、用（动量通量）＝-（动量扩散系数）×（动量浓度梯度）表示的现象方程。 1．(1-1) 解：()d u dy ρτν = (y ，u ，du dy > 0) ()d u dr ρτν =- (r ，u , du dr < 0) 2. 试讨论层流下动量传递、热量传递和质量传递三者之间的类似性。 2. (1-3) 解：从式（1-3）、（1-4）、（1-6）可看出： A A A B d j D dy ρ =- （1-3） () d u dy ρτν =- （1-4） ()/p d c t q A dy ρα =- （1-6） 1. 它们可以共同表示为：通量 = －（扩散系数）×（浓度梯度）； 2. 扩散系数 ν、α、AB D 具有相同的因次，单位为 2/m s ； 3. 传递方向与该量的梯度方向相反。 3. 试写出温度t 对时间θ的全导数和随体导数，并说明温度对时间的偏导数、全导数和随体导数的物理意义。 3.（3-1） 解：全导数： d t t t d x t d y t d z d x d y d z d θθθθθ????=+++ ???? 随体导数：x y z Dt t t t t u u u D x y z θθ????=+++???? 物理意义： t θ ??——表示空间某固定点处温度随时间的变化率；
dt d θ——表示测量流体温度时，测量点以任意速度dx d θ、dy d θ、dz d θ 运动所测得的温度随时间的变化率 Dt θ——表示测量点随流体一起运动且速度x u dx d θ=、y u dy d θ=、z u dz d θ =时，测得的温度随时间的变化率。 4. 有下列三种流场的速度向量表达式，试判断哪种流场为不可压缩流体的流动。 （1）j xy i x z y x u )2()2(),,(2θθ--+= （2）y x z x x z y x )22()(2),,(++++-= （3）xz yz xy y x 222),(++= 4.（3-3） 解：不可压缩流体流动的连续性方程为：0u ?= （判据） 1. 220u x x ?=-= ，不可压缩流体流动； 2. 2002u ?=-++=- ，不是不可压缩流体流动； 3. 002222()u y z x x y z =??≠??=++=++= ，不可压缩 ，不是不可压缩 5. 某流场可由下述速度向量式表达： (,,,)3u x y z xyzi y j z k θθ=+- 试求点（2，1，2，1）的加速度向量。 5. （3-6） 解： y x z i j k Du Du Du Du D D D D θθθθ =++ x x x x x x y z u u u D u u u u u D x y z θθ=+++???????? 0()()3()xyz yz y xz z xy θ=++- (13)x y z y z θ=+- y y Du D θ = 23(3)(3)3(31) z z z z Du D θθθθ =-+--=-
《自动控制原理与系统》期末试卷A 一、填空题（每空2分，共30分） 1.根据自动控制技术发展的不同阶段，自动控制理论分为和 。 2.对控制系统的基本要求包括、、。 3.系统开环频率特性的几何表示方法：和。 4.线性系统稳定的充要条件是。 5.控制系统的时间响应从时间的顺序上可以划分为和 两个过程。 6.常见的五种典型环节的传递函数、、 、和。 二、简答题（每题4分，共8分） 1.建立系统微分方程的步骤 2.对数频率稳定判据的内容 三、判断题（每题1分，共10分） 1.（）系统稳定性不仅取决于系统特征根，而且还取决于系统零点。 2.（）计算系统的稳态误差以系统稳定为前提条件。 3.（）系统的给定值（参考输入）随时间任意变化的控制系统称为随动控制系统。 4.（）线性系统特性是满足齐次性、可加性。 5.（）传递函数不仅与系统本身的结构参数有关，而且还与输入的具体形式有关。 6.（）对于同一系统（或元件），频率特性与传递函数之间存在着确切的对应关
系。 7.（ ）传递函数只适用于线性定常系统——由于拉氏变换是一种线性变换。 8.（ ）若开环传递函数中所有的极点和零点都位于S 平面的左半平面，则这样的系统称为最小相位系统。 9.（ ）“回路传递函数”指反馈回路的前向通路和反馈通路的传递函数乘积，不包含表示反馈极性的正负号。 10.（ ）系统数学模型是描述系统输入、输出及系统内部变量之间关系的数学表达式。 四、计算题（每题12分，共36分） 1.试求取如图所示无源电路的传递函数)(s U /)(s U i 。 2.设单位负反馈系统的开环传递函数为) 1(1 )( s s s G ，试求系统反应单位阶跃函数的过 渡过程的上升时间r t ，峰值时间p t ，超调量% 和调节时间s t 。 3.设某系统的特征方程式为01222 3 4 s s s s ，试确定系统的稳定性。若不稳定， 试确定在s 右半平面内的闭环极点数。 五、画图题（共16分） .某系统的开环传递函数为) 20)(1() 2(100)( s s s s s G ，试绘制系统的开环对数频率特性曲线。
传递过程原理作业题解 章 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
第二章 1. 对于在r θ平面内的不可压缩流体的流动，r 方向的速度分量为 2cos /r u A r θ=-。试确定速度的θ分量。 解：柱坐标系的连续性方程为 11()()()0r z ru u u r r r z θρρρρθθ ????+++=' ???? 对于不可压缩流体在r θ平面的二维流动，ρ=常数，0, 0z z u u z ?==?，故有 11()0r u ru r r r θ θ ??+=?? 即 2 2 cos cos ()()r u A A ru r r r r r θθθθ ???=- =- -=- ??? 将上式积分，可得 2 2 cos sin ()A r A u d f r r θθθ θ=-=- +? 式中，()f r 为积分常数，在已知条件下，任意一个()f r 都能满足连续性方程。令()0f r =，可得到u θ的最简单的表达式： 2 sin A u r θθ =- 2．对于下述各种运动情况，试采用适当坐标系的一般化连续性方程描述，并结合下述具体条件将一般化连续性方程加以简化，指出简化过程的依据。 （1）在矩形截面管道内，可压缩流体作稳态一维流动； （2）在平板壁面上不可压缩流体作稳态二维流动； （3）在平板壁面上可压缩流体作稳态二维流动； （4）不可压缩流体在圆管中作轴对称的轴向稳态流动； （5）不可压缩流体作球心对称的径向稳态流动。 解： ()0ρρθ ?+?=?u
（1） 在矩形截面管道内，可压缩流体作稳态一维流动 0x z x y z u u u u u u x y z x y z ρρρρρθ ???????++++++=????????? ??? y 稳态： 0ρ θ ?=?，一维流动：0x u =， 0y u = ∴ z 0z u u z z ρ ρ ??+=??， 即 ()0z u z ρ?=? （2）在平板壁面上不可压缩流体作稳态二维流动 ()()()0y x z u u u x y z ρρρρθ ????+++=???? 稳态： 0ρ θ ?=?，二维流动：0z u = ∴ ()()0y x u u x y ρρ??+=??， 又cons t ρ=，从而 0y x u u x y ??+=?? （3）在平板壁面上可压缩流体作稳态二维流动 在此情况下，（2）中cons t ρ≠ ∴ ()()0y x u u x y ρρ??+=?? （4）不可压缩流体在圆管中作轴对称的轴向稳态流动 ()()()110r z r u u u r r r z θρρρρθθ????+++='???? 稳态： 0ρθ?='?，轴向流动：0r u =，轴对称：0θ ?=? ∴ ()0z u z ρ?=?， 0z u z ?=? （不可压缩cons t ρ=） （5）不可压缩流体作球心对称的径向稳态流动
2017年自动控制原理期末考试卷与答案 一、填空题（每空 1 分，共20分） 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： 稳定性 、快速性和 准确性 。 2、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。 3、在经典控制理论中，可采用 劳斯判据(或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或：频域分析法) 等方法判断线性控制系统稳定性。 4、控制系统的数学模型，取决于系统 结构 和 参数, 与外作用及初始条件无关。 5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为20lg ()A ω(或：()L ω)，横坐标为lg ω 。 6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数，Z 是指 闭环传函中具有正实部的极点的个数，R 指 奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。 7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 调整时间 。%σ是超调量 。 8、设系统的开环传递函数为12(1)(1) K s T s T s ++频特性为 01112()90()() tg T tg T ?ωωω--=---。 9、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值 与反馈量的差值进行的。 10、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为 105 0.20.5s s s s + ++。 11、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为 开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为 闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统。 12、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 13、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统 稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 14、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值越频率c ω对应时域性能指标 调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性
《传递工程基础》复习题 第一单元传递过程概论 本单元主要讲述动量、热量与质量传递的类似性以及传递过程课程的内容及研究方法。掌握化工过程中的动量传递、热量传递和质量传递的类似性，了解三种传递过程在化工中的应用，掌握牛顿粘性定律、付立叶定律和费克定律描述及其物理意义，理解其相关性。熟悉本课程的研究方法。 第二单元动量传递 本单元主要讲述连续性方程、运动方程。掌握动量传递的基本概念、基本方式；理解两种方程的推导过程，掌握不同条件下方程的分析和简化；熟悉平壁间的稳态层流、圆管内与套管环隙中的稳态层流流动情况下连续性方程和奈维－斯托克斯方程的简化，掌握流函数和势函数的定义及表达式；掌握边界层的基本概念；沿板、沿管流动边界层的发展趋势和规律；边界层微分和积分动量方程的建立。 第三单元热量传递 本单元主要讲述热量传递基本方式、微分能量方程。了解热量传递的一般过程和特点，进一步熟悉能量方程；掌握稳态、非稳态热传导两类问题的处理；对一维导热问题的数学分析方法求解；多维导热问题数值解法或其他处理方法；三类边界问题的识别转换；各类传热情况的正确判别；各情况下温度随时间、地点的分布规律及传热通量。结合实际情况，探讨一些导热理论在工程实践中的应用领域。 第四单元传量传递 本单元主要介绍传质的基本方式、传质方程、对流传质系数；稳定浓度边界层的层流近似解；三传类比；相际传质模型。掌握传质过程的分子扩散和对流传质的机理；固体中的分子扩散；对流相际传质模型；熟悉分子扩散微分方程和对流传质方程；传质边界层概念；沿板、沿管的浓度分布，传质系数的求取，各种传质通量的表达。
第一部分 传递过程概论 一、填空题： 1. 传递现象学科包括 动量 、 质量 和 热量 三个相互密切关联的主题。 2. 化学工程学科研究两个基本问题。一是过程的平衡、限度；二是过程的速率以及实现工程所需要的设备。 3. 非牛顿流体包括假塑性流体，胀塑性流体，宾汉塑性流体 （至少给出三种流体）。 4．分子扩散系数（ν ，α ，D AB ）是物质的物理性质常数，它们仅与__温度__ ， ___压力 ___和___组成__等因素有关。 5.涡流扩散系数（E ）则与流体的__性质____无关、而与__湍动程度_____，流体在管道中的 ____所处位置____和___边壁糙度_____等因素有关。 6.依据流体有无粘性，可以将流体分为____粘性_______流体和理想_______流体。 7.用于描述涡流扩散过程传递通量计算的三个公式分别为：____ _、_______ 和 ________ __。 8.动量、热量及质量传递的两种基本方式是 对流 和 扩散 ，其中，前者是指由于 流 体宏观流动 导致的传递量的迁移，后者指由于传递量 浓度梯度 所致传递量的迁移。 9.分子传递的基本定律包括 牛顿粘性定律 ， 傅立叶定律 和 费克定律 ，其数学定 义式分别为 dy du μτ-= ， dy dt k A q -=?? ? ?? 和 dy dC D j A AB A -= 。 10. 依据守恒原理运用微分衡算方法所导出的变化方程包括连续性方程、能量方程、运动方 程和对流扩散方程。 11.描述分子传递的现象方程及牛顿粘性定律 、傅立叶定律和费克定律称为本构方程。 12. 依据质量守恒、能量守恒和动量守恒原理，对设备尺度范围进行的衡算称为总衡算或宏 观衡算；对流体微团尺度范围进行的衡算称为微分衡算或微观衡算。 13.通过微分衡算，导出微分衡算方程，然后在特定的边界和初始条件下通过梳理解析方法， 将微分方程求解，才能得到描述流体流动系统中每一点的有关物理量随空间位置和时间的变 化规律。 14. 传递现象所遵循的基本原理为一个过程传递的通量与描述该过程的强度性质物理量的 梯度成正比，传递的方向为该物理量下降的方向。 15.传递现象的基本研究方法主要有三种，即理论分析方法、实验研究方法和数值计算方法。 二、基本概念 1. 流体质点 2. 连续介质 3. 稳态流动、非稳态流动 三、名词解释 1.压力、黏度、通量 2 不可压缩流体，可压缩流体，粘性流体，理想流体，非牛顿流体，非牛顿流体的几种类型？
【7－2】常压和30℃的空气，以10m/s 的均匀流速流过一薄平面表面。试用精确解求距平板前缘10cm 处的边界层厚度及距壁面为边界层厚度一半距离时的x u 、y u 、x u y ??、壁面局部阻力系数Dx C 、平均阻力系数D C 的值。设临界雷诺数5510xc Re =?。 解：已知流速u ＝10m/s ；查表得30℃空气的密度ρ＝1.165kg/m 3；30℃空气的粘度μ＝1.86×10-5Pa·s 45 5 0.110 1.165Re 6.26105101.8610 x xu ρ μ -??= = =???，所以流动为湍流
《传递过程原理》习题一 一、在一内径为2cm 的水平管道内，测得距管壁 5mm 处水的流速为s 。水 在283K 温度下以层流流过管道。问：（1）管中的最大流速。（2）查出283K 下 水的粘度，注明出处。（3）每米管长的压强降（N/m 2/m ）。（4）验证雷诺数。 为层流 二、用量纲确证有效因子（节）中的 K 为无量纲数 （K .. ?a/ D A R ） 【解】:[k 1] m s 1 [a] m 1 2 1 [D AB ] m s [R] m 所以，[K] ms 1 m 1 /（m 2 s 1 ） m 1 故，K 为无量纲数 【解】：⑴ r 2 ) P g R 2 4 L (1) 在r =0处, 即管中心处速度最大为V max P 丄R 2 4 L 本题中 R=1cm, 在 r ==, v=s ，带入(1) 得, 0.1 P g R 2 2 g [1 (0.5/1)2 ] 4 L P g R 2 s=s 4 L 3 1.31 10 4 v -r=Pa/s ⑷Re dv 2R 2 VmaX RV max 心/ 1020<2100 1.31 10
、对双组份A 和B 系统证明下列关系式: 方法2:从M 的定义推导 四、在管内CQ 气体与N 2气进行等摩尔逆向扩散。管长为0.20m ,管径为0.01m , 管 内N 2气的温度为298K ,总压为。管两端 CQ 的分压分别为456mmHg 和 76mmHg 。CQ 通过N 2气的扩散系数D AB =X 10-5m 2/s 。试计算CQ 的扩散通量。 【解】取柱坐标，设A 为CQ , B 为N 2, L 为管长。 假设（1） 一维定态 （2）等摩尔逆向扩散：N AZ +N BZ =0 (3)理想气体：C p/(RT), C A p A /(RT) 并有 p=c on st, T=con st , D AB =C onst M A M B 2 (X A M A X B M B ) dX A (从 W A —出发先推出W A 与X A 的关系式） 2. dx A M A M B (W A /M A W B /M B )2 (从 X A CC A 出发先推出 X A 与 W A 的关系 式） 【解】方法1:从W A 与X A 的关系式推导（M A 与M B 为常量） 求导（略） dx A X A 求导（略） 注意: A B (C A M A C B M B ) /C M A M B 「"A M , W A X A X A M A X B M B (X A M A C A C A C B dX A dw A dw A dX A B M B ) (A /M A )/ (A /M A B /M B )/ 1 M A M B (W A /M A M A M B M 2 dX A dw A 2 W B / M B ) 2 M M A M B W A ' M A , X A W A W A / M A W B / M B X A X B 1, dx A dx B 0 M X A M A X B M B , dM M A dx A M B dx E i (M A M i E )dx A (1) W A W B 1, dw A dw B 0 1/M W A / M A W B / M B , (1/ 2 M )dM (1/M A )dw A (1/ M B )dW B (M A M B )/(M A M B ) dw A ⑵ （2 ）亠（得赞 M A M B (1) dw A r( 2) , 得 —— dX M A M B (X A M A X B M B ) 1 2 M A M B ( W A /M A W B /M B ) M A M B 2 2
第二章 1. 对于在r θ平面内的不可压缩流体的流动，r 方向的速度分量为2 cos /r u A r θ=-。试 确定速度的θ分量。 解：柱坐标系的连续性方程为 11()()()0r z ru u u r r r z θρρρρθθ????+++='???? 对于不可压缩流体在r θ平面的二维流动，ρ=常数，0, 0z z u u z ?==?，故有 11()0r u ru r r r θ θ ??+=?? 即 2 2 cos cos ()()r u A A ru r r r r r θ θ θ θ?? ? =- =- -=- ??? 将上式积分，可得 22 cos sin ()A r A u d f r r θθθ θ=-=-+? 式中，()f r 为积分常数，在已知条件下，任意一个()f r 都能满足连续性方程。令 ()0f r =，可得到u θ的最简单的表达式： 2 sin A u r θθ =- 2．对于下述各种运动情况，试采用适当坐标系的一般化连续性方程描述，并结合下述具体条件将一般化连续性方程加以简化，指出简化过程的依据。 （1）在矩形截面管道内，可压缩流体作稳态一维流动； （2）在平板壁面上不可压缩流体作稳态二维流动； （3）在平板壁面上可压缩流体作稳态二维流动； （4）不可压缩流体在圆管中作轴对称的轴向稳态流动； （5）不可压缩流体作球心对称的径向稳态流动。 解： ()0ρ ρθ ?+?=?u （1） 在矩形截面管道内，可压缩流体作稳态一维流动 0x z x y z u u u u u u x y z x y z ρ ρ ρ ρ ρθ???????++++++=????????? ??? y 稳态： 0ρ θ ?=?，一维流动：0x u =， 0y u = ∴ z 0z u u z z ρ ρ ??+=??， 即 ()0z u z ρ?=? （2）在平板壁面上不可压缩流体作稳态二维流动 ()()()0y x z u u u x y z ρρρρθ ????+ + + =????
《传递过程原理》习题一 一、在一内径为2cm 的水平管道内，测得距管壁5mm 处水的流速为s 。水在283K 温度下以层流流过管道。问：（1）管中的最大流速。（2）查出283K 下水的粘度，注明出处。（3）每米管长的压强降（N/m 2/m ）。（4）验证雷诺数。 【解】：(1) ])(1[4)(422 2 2R r L R P r R L P v g g -?= -?= μμ （1） 在r =0处，即管中心处速度最大为2max 4R L P v g μ?= 本题中R =1cm, 在r ==，v =s ，带入（1）得， ])1/5.0(1[41.02 2-?= L R P g μ =?= L R P v g μ42max s=s (2) 31031.1-?=μ (3) 2 max 4R v L P g μ = ?= Pa/s (4) 10201031.13.1301.01012 12Re 3 3max max =????====-μρμ ρμ ρRv v R v d <2100 为层流 二、用量纲确证有效因子（节）中的K 为无量纲数。 （R D a k K A /1=） 【解】：11][-?=s m k 1][-=m a 12][-?=s m D AB m R =][
所以，1)/(][1211=????=---m s m m s m K 故，K 为无量纲数 三、对双组份A 和B 系统证明下列关系式： 1．A B B A A B A A x M x M x M M w d ) (d 2 += （从ρρA A w =出发先推出w A 与x A 的关系式） 2．2)//(d d B B A A B A A A M W M W M M w x +=（从C C x A A =出发先推出x A 与w A 的关系式） 【解】方法1：从w A 与x A 的关系式推导（M A 与M B 为常量） ()/()/A A A A A A A B A A B B A A B B C M C x M w C M C M C x M x M ρρρ= = = +++， A A w x 求导（略），得 2()A A B A A A B B dw M M dx x M x M = + (/)//(//)///A A A A A A A B A A B B A A B B C M w M x C C M M w M w M ρρρρρ= == +++， A A x w 求导（略），得 2 1 (//)A A A B A A B B dx dw M M w M w M = + 注意： 2 2 , A A B A A A A B dw M M dx M dx dw M M M == 方法2：从M 的定义推导 ,1, ,1, 1///A B A A B B A B A A B B x x M x M x M w w M w M w M +=?? =+??+=??=+? 20 () (1)0 (1/)(1/)(1/) ()/() (2) A B A A B B A B A A B A A B B A B A B A dx dx dM M dx M dx M M dx dw dw M dM M dw M dw M M M M dw +=??=+=-?? +=??-=+?=--? （2）÷（1），得 22 ()A A B A B A A A B B dw M M M M dx M x M x M == + （1）÷（2），得 22 1 (//)A A A B A B A A B B dw M dx M M M M w M w M ==+ 四、在管内CO 2气体与N 2气进行等摩尔逆向扩散。管长为0.20m ，管径为0.01m ，管内N 2气的温度为298K ，总压为。管两端CO 2的分压分别为456mmHg 和76mmHg 。CO 2通过N 2气的扩散系数D AB =×10-5m 2/s 。试计算CO 2的扩散通量。
传递过程原理读书笔记 第4章 微元平衡法与通用微分方程组 1. 对矢量式作各种推导和运算 → 应于于正交曲线坐标系——直角坐标系、柱坐标系和球坐标系。 4.1.3连续方程的推导： 先对流动的流体作质量衡算: 4.1连续方程——质量平衡方程 4.1.1物理模型和数学模型的关系 4.1.2微元平衡法: 2. 在直角坐标系中取取长方体微元 →应用守恒定律→ 微分方程分量式 3. 直角坐标系分量式 → 矢量式 微元法推导连续方程: Δx y z 取极限 即， 即 速度场散度的物理意义: 对不可压缩流体: 4.2运动方程——动量平衡方程 4.2.1流体动量衡算:取一固定空间体积微元，对流动的流体作动量衡算， ????????????=??????率速质量输出率速质量输入率速质量累积-x y v v z x v v z y v v z y x t t m z z z z z y y y y y x x x x x ??-+ ??-+??-=?????=???+?+?+]|)(|)[(]|)(|)[(]|)(|)[(ρρρρρρρ)]()()([z y x v z v y v x t ρρρρ??+??+??-=??][v ρρ?-?=??t v v v v ??+=??+??+??=??+??ρρρρρρρt t t d d )(][v ??-=ρρt d d t d d 1ρ ρ-=??v 0 =??v ? ?????+????????????=??????元的总力作用于微率速动量输出率速动量输入率速动量累积-
微元法推导运动方程 x 分量 x y z 取极限 类似地: 4.2.2向量式的运动方程 运动方程矢量式: 分量式: 矢量式: 代入得: 4.16式 直角坐标系下的运动方程:略 柱坐标系下的运动方程: z y x g x y z x z y z y x v t x z z zx z zx y y yx y yx x x xx x xx x ???+??-+ ??-+ ??-=????? ?+?+?+ρφφφφφφρ]|)(|)[(]|)(|)[(]|)(|)[(x zx yx xx x g x x x v t ρφφφρ +?? +?? +?? -=??)(x zy yy xy y g x x x v t ρφφφρ +?? +??+?? -=??)(x zz yz xz z g x x x v t ρφφφρ+?? +??+??-=??)(i i i g v t ρφρ +??-=??][g v ρφρ +??-=??][t g vv v ρτρρ +??-?-??-=??][][p t t p t t t d d ) (][v v v v v v v vv v ρρρ ρρρ =??+??+??+??=??+??g v ρτρ+??--?=p t d d
1. 对于在r θ平面内的不可压缩流体的流动，r 方向的速度分量为2 cos /r u A r θ=-。 试确定速度的θ分量。 解：柱坐标系的连续性方程为 11()()()0r z ru u u r r r z θρρρρθθ????+++='???? 对于不可压缩流体在r θ平面的二维流动，ρ=常数，0, 0z z u u z ?==?，故有 11()0r u ru r r r θ θ ??+=?? 即 2 2 cos cos ()()r u A A ru r r r r r θ θ θ θ?? ? =- =- -=- ??? 将上式积分，可得 22 cos sin ()A r A u d f r r θθθ θ=-=-+? 式中，()f r 为积分常数，在已知条件下，任意一个()f r 都能满足连续性方程。令 ()0f r =，可得到u θ的最简单的表达式： 2 sin A u r θθ =- 2．对于下述各种运动情况，试采用适当坐标系的一般化连续性方程描述，并结合下述具体条件将一般化连续性方程加以简化，指出简化过程的依据。 （1）在矩形截面管道内，可压缩流体作稳态一维流动； （2）在平板壁面上不可压缩流体作稳态二维流动； （3）在平板壁面上可压缩流体作稳态二维流动； （4）不可压缩流体在圆管中作轴对称的轴向稳态流动； （5）不可压缩流体作球心对称的径向稳态流动。 解： ()0ρ ρθ ?+?=?u （1） 在矩形截面管道内，可压缩流体作稳态一维流动 0x z x y z u u u u u u x y z x y z ρρρρρθ ???????++++++=????????? ??? y 稳态： 0ρ θ ?=?，一维流动：0x u =， 0y u = ∴ z 0z u u z z ρ ρ ??+=??， 即 ()0z u z ρ?=? （2）在平板壁面上不可压缩流体作稳态二维流动 ()()()0y x z u u u x y z ρρρρθ ????+ + + =????
传递过程原理复习提要 一、掌握流体运动的连续性方程在直角坐标和柱座标中表达式的推导，方程本身及相应各项所表 示的物理意义。 二、非稳态流动系统的物料衡算 例题：一装有质量浓度为30% (wt)的氢氧化钠溶液料桶，桶内溶液起始质量为 7000kg，现将桶底阀打开，使其以125L/min的流率排出，同时以145L/min的速率向桶内注加质量浓度为24%的氢氧化钠溶液予以补充，试求桶内浓度达到28%所需的时间及此时桶中的溶液质量。设任意时刻，桶内的溶液均能充分混合均匀，在24%?30% 的氢氧化钠质量浓度范围内，溶液密度与浓度的关系为p= 1000(1+x)，x为氢氧化钠质量百分浓度。 三、掌握连续性方程用于判别流体的不可压缩性方法； 掌握随体导数、对流导数、局部导数的相互关系，并运用其计算流体运动的加速度； 掌握流体作有势运动的判别条件和依据； 掌握流线、势线、流函数、势函数的概念及其求取方法； 掌握流线、势线正交性的证明方法。 例题：已知在二维流场中，稳态流动下的流体速度向量为： -3 2 - U(x, y) =3yx i x j 2 且其中一根流线过点(1，2)。试求： (1)该流体在整个流场中是否不可压缩； (2)过空间位置(3, 2)的流体质点运动加速度； (3)该流体是否作无旋(有势)运动，若无旋，试求其势函数①； (4)过空间位置(2，1)的流线函数W； (5)证明在整个流场中，势线①与流线屮正交。 四、掌握流体运动参数的瞬时性与时均性、脉动性之间关系，掌握流体运动的湍动强度概念及计 算方法。 例题：在一系列以毫秒计的相同时间间隔内，用测速仪测得流场中某点处沿x方向的瞬时速度U x(t)如下(速度单位：m/s): U x(t): 3.49，3.37，3.58，3.24，3.48，3.56, 3.35。 试计算该点的时均速度U t av及湍动强度I X。 五、掌握Prandtl混合长理论的主要假定、基本结论和意义是什么？ 六、掌握能量方程在几种特定条件下的基本形式，掌握在有、无内热源条件下的一维稳态导 热问题计算。 例题：一厚度为200mm，面积为12m2的钢板，沿其一侧A通以密度为7.8X 106安培/m2